為人員提供最佳保護以防止傷亡情況與最大限度地提高設備生產率似乎是相互沖突的兩個目標。貝加萊ACOPOSmulti系列安全伺服驅動器可以通過openSAFETY無縫集成于POWERLINK網絡中,并且可以實時監控電機。與傳統的安全電路相比,它能夠使貝加萊把針對錯誤的響應時間縮短10倍,并且將沖擊能量最大提高100倍。因此,增加設備的安全性與提高機器的動態特性已不再是一個矛盾。
當企業面對保護人員生命安全、保障員工福利等問題時,他們必須做出妥協。這些妥協的方案可以歸納為三個方面:首先,工人們在更安全地操作機器與更有效地操作機器之間面臨一個選擇。其次,對于公司管理層來說,存在一個更為廣泛的利益沖突問題,公司不僅要保護他的合格勞動力以及他的資本投入,而且要確保兩者能夠實現生產效率最大化。最后,世界上沒有任何一個完美的技術解決方案,也沒有任何運動的機器部件可以瞬間停止。
"智能安全響應"的智能安全功能有助于確保安全設備得到最優化的使用。
與緊急制動前驅動器所承受的沖擊瞬間相比,即使帶斷路繼電器的傳統安全電路也要受限于系統內在的響應時間。例如,在安裝模式中,當速度超過安全最大速度時,錯誤檢測與響應時間一般為80毫秒。如果錯誤是由控制系統中的一個不正確的設定值引起的,那么在斷開扭矩并啟動額外激活的短路阻斷程序前,這種延遲足以使驅動器加速至最大速度。這會影響到施加于障礙物上的力的大小,當然也會擴大總停車距離。因此,允許的最大速度必須得到相應設置,以保持必要的安全級別。
安全100倍
通過把安全技術集成到伺服驅動器和伺服電機中去,貝加萊對如何計算停車距離和沖擊能量進行了重新定義。在所有ACOPOSmulti驅動單元中都裝有無繼電器的SafeMC(安全運動控制)安全電路,它會對電機接收伺服驅動器指令后作出的每一次響應進行自動監控。這是通過使用安全、全數字化、高精度、高分辨率的編碼器完成的,這些編碼器安裝在所有貝加萊同步伺服電機的電機軸上,并且符合EN ISO 13849認證標準。這些電子裝置直接集成在驅動器中,以避免額外的響應時間。這使貝加萊把錯誤響應時間縮短為只有7毫秒。在發生錯誤的情況下,現在電機可以在不足原來十分之一的響應時間內實現加速,并獲取驚人的動量。
由于動能與相應的響應距離是隨著速度的平方而增加的,因此這兩個關鍵特征相比一些傳統解決方案還不到它們的1/100。"這不僅提高了工作場所的安全性,還增加了機器的生產率,"貝加萊運動產品事業部經理Alois Holzleitner強調。"根據不同的優先級減小這些特性,會令制動距離變得更小,從而使縮短安全距離變為可能,這樣既能適用于更小型化的機器使用,也可以通過安全限速(Safe Limited Speed)功能提高機器運行過程中的允許速度極限。"
無縫集成于現有系統中
ACOPOSmulti伺服驅動器包含安全邏輯,它與X20系列安全I/O組件一樣被證明是非常有效的。"使用這些在工業現場經反復驗證的電子組件對于用戶來說非常安心,"Alois Holzleitner說道。"另外,由此產生的協同效應也會直接影響到系統開發過程中的成本和統一性。"
帶SafeMC(安全運動控制)功能的ACOPOSmulti可以通過SafeLOGIC安全邏輯控制器和X20安全I/O無縫集成于現有系統中。對于開發者們來說,帶SafeMC單元的ACOPOSmulti與X20 I/O通道的尋址是一樣的。當然,它們都是在相同的開發環境中進行管理的:貝加萊Automation Studio中的SafeDESIGNER工具包。SafeMC組件和嵌入式參數芯片的自主設置可以使維護期間的配置更加簡單快捷。通過登錄與密碼保護功能,還能對維護行為進行追蹤。
SafeMC(安全運動控制)單元無縫集成于POWERLINK安全網絡中,令安全系統完美地成為一個無需復雜接線的整體解決方案
貝加萊"集成安全技術"的主要優勢是,該安全技術不需要冗余布線和外部監控模塊。數據通過設備總線系統中固有的openSAFETY安全協議進行虛擬布線傳輸,輕松可靠地實現與控制系統間的數據通信。在貝加萊自動化解決方案中,這是通過POWERLINK現場總線實現的。顧名思義,openSAFETY并不依賴于某一特定的制造商,它可以用在任何現場總線系統上,最好是在工業以太網網絡中。不論使用的是什么控制器,它都能輕松實現安全驅動器的集成。
通過貝加萊Automation Studio中的SafeDESIGNER工具包實現面向對象的安全編程
在網絡上進行虛擬布線的另一大優點是,它可以實現模塊化的機器概念設計。緊急停車裝置無需復雜布線就能簡單地連接現成的機器部件,包括安全驅動器。僅僅一個safeLOGIC安全邏輯控制器就能控制多達80個功率可達120kW的ACOPOSmulti系列安全驅動器。
經過認證的智能
在2010年2月,貝加萊收到了來自T?V Rheinland的認證,它針對以安全為導向的驅動系統及其智能安全功能,貝加萊稱之為智能安全響應(Smart Safe Reaction),它有助于確保安全設備得到最優化的使用。STO(安全斷開扭矩)、SBC(安全抱閘控制)和SS1(安全停車1)功能滿足EN ISO 13849-1標準的Cat. 4/PL.e安全等級和EN 62061/IEC 61508標準的SIL 3安全等級。其他功能SOS(安全操作停止)、SS2(安全停車2)、SLS(安全限速)、SMS(安全最大速度)、SDI(安全方向)和SLI(安全限距)滿足Cat. 3 PL.d和SIL 3安全等級。
2010年2月,貝加萊收到了來自TÜV Rheinland的認證,它針對以安全為導向的驅動系統
ACOPOSmulti SafeMC單元中的系統智能通過集成跟蹤與示波器功能有益于通用診斷。結合控制與狀態功能,也可以顯示被監控的安全范圍和速度。由于總線可以輕松地將數據傳輸到過程控制系統,因此也可以在機器的顯示與控制系統中集成診斷功能。這為設備操作人員和維護人員提供了詳細且易于理解的信息,使他們能夠了解安全違規的起因與類型以及系統的響應,便于他們立即采取行動。
"ACOPOSmulti SafeMC單元與貝加萊同步伺服電機都是基于開放式網絡安全標準openSAFETY。這一組合是對集成安全組件的合理補充,使之更加適合機器與設備制造,這些都已在工業現場中得到了很好地證明,并且早已獲得相關認證,"Alois Holzleitner說。"這使貝加萊成為第一批有能力提供完全集成于網絡的安全系統包括智能驅動器的安全功能的制造商。這樣一個系統不僅增加了機器的效率和生產率,而且還提高了工作場所的安全性。"
"動能與相應的響應距離相比一些傳統解決方案還不到它們的1/100,這不僅提高了工作場所的安全性,還增加了機器的生產率。"
貝加萊運動產品事業部經理 Alois Holzleitner
作者介紹:
Alois Holzleitner先生在完成了他的電氣工程學位后,職業生涯起步于瑞士,從事機床控制器的開發工作。他于1992年加入貝加萊,擔任控制器產品經理一職。自從1998年以來,他一直在位于奧地利Eggelsberg的公司總部領導伺服驅動器事業部。